JP2005136521A - Wireless communication apparatus and antenna characteristic improvement method therefor - Google Patents
Wireless communication apparatus and antenna characteristic improvement method therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005136521A JP2005136521A JP2003368015A JP2003368015A JP2005136521A JP 2005136521 A JP2005136521 A JP 2005136521A JP 2003368015 A JP2003368015 A JP 2003368015A JP 2003368015 A JP2003368015 A JP 2003368015A JP 2005136521 A JP2005136521 A JP 2005136521A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- wireless communication
- conductor
- housing
- electromagnetic field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Support Of Aerials (AREA)
- Transceivers (AREA)
- Telephone Set Structure (AREA)
Abstract
Description
本発明は、GPS、無線LAN等補助的な無線通信機能を付加するため、主機能を補助するためのアンテナを搭載した携帯電話等の無線通信装置、また、搭載されたアンテナの特性改善方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus such as a mobile phone equipped with an antenna for assisting a main function in order to add an auxiliary wireless communication function such as GPS and wireless LAN, and a method for improving characteristics of the mounted antenna. .
近年、携帯電話等の移動体、無線通信装置においては、小型化、軽量化、高機能化が急速に進められており、その構成部品の一つであるアンテナについても同様に小型化、軽量化への対応が行われている。 In recent years, mobile units such as mobile phones and wireless communication devices have been rapidly reduced in size, weight, and functionality, and the antenna, which is one of the component parts, has also been reduced in size and weight. A response has been made.
このような状況から、誘電体材料、磁性体材料を使ったチップアンテナが開発されてきたが、アンテナを小型化したことにより、アンテナの電気的体積が小さくなり、アンテナ利得が劣化するという問題が生じていた。 Under these circumstances, chip antennas using dielectric materials and magnetic materials have been developed. However, there is a problem in that the antenna volume is reduced and the antenna gain is deteriorated due to the miniaturization of the antenna. It was happening.
一般に、通信に必要な利得を確保するためには、アンテナの実装基板上での配置、周囲に置かれる他の部品のレイアウトを最適化する必要がある。これは、アンテナは他の実装部品とは異なり、周囲環境の影響を受けやすいからである。また、主目的である通信機能のほかに、付加的に与えられる通信機能もしくは主機能の補助的な通信機能に関しては、アンテナの実装位置、スペースですら検討されることは稀であり、空いたスペースにアンテナを実装し、その状態で必要な利得を得ることが必要になってくる。 In general, in order to secure a gain necessary for communication, it is necessary to optimize the arrangement of the antenna on the mounting board and the layout of other components placed around the antenna. This is because, unlike other mounting parts, the antenna is easily affected by the surrounding environment. In addition to the communication function that is the main purpose, regarding the communication function that is additionally given or the auxiliary communication function of the main function, it is rarely considered even at the mounting position and space of the antenna. It is necessary to mount an antenna in the space and obtain the necessary gain in that state.
そこで特許文献1では、小型化したチップアンテナの放射電極に板金を付加導体として接続し、電気的体積を大きくした構造を有するアンテナが開発された。
Therefore,
図10は、特許文献1に開示されているチップアンテナ126の放射電極122に平板状の付加導体125を接続した構造を有するアンテナを用いたアンテナ装置121の透視斜視図である。
FIG. 10 is a transparent perspective view of an
特許文献1では、利得改善の目的を達成するために、基体123上に放射電極122が形成されたチップアンテナ126において、放射電極122の一部に一端が接続された平板状の付加導体125と、放射電極122に給電する給電点124とを有し、実装基板127上に実装したものである。この発明では、誘電体の波長短縮の効果と付加導体を接続した効果により、アンテナ長を確保できると共にアンテナの共振周波数を下げることができる。また、アンテナ特性において、チップアンテナの大きさを変えずに、アンテナの放射特性が大きくなるとされている。
In
また、図11は、特許文献2に開示されている、中央部分に電極除去部142aが形成された環状の付加導体142をチップアンテナ146に接続したアンテナを用いたアンテナ装置141の透視斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of an
特許文献2では、基体144に放射電極として機能する付加導体142をチップアンテナ146に接続させることにより、アンテナの特性向上を図ることができるが、付加導体142がグランドと見なされる、例えば実装基板147や電子部品148との間に不要な容量を持つことから、実際には、アンテナ特性の向上は難しいとされている。これに対して、中央部に電極除去部142aが形成された付加導体142を接続した構造にすると、グランド間不要容量を格段に減少できて、これにより、アンテナの特性向上がなされるとされている。
In Patent Document 2, antenna characteristics can be improved by connecting an
さらに、図12は、特許文献3に開示されているアンテナ装置161の透視斜視図である。
Further, FIG. 12 is a perspective view of the
特許文献3では、実装基板上165にシールドケース164を有するものであり、付加導体163との間の不具合を防ぐため、付加導体163をチップアンテナ162の基体の側面側に設置し、実装基板165に対してほぼ直交させるとともに、実装基板165からはみ出させ、筐体を大きくすることで、間隔を介した状態で配置し、不要容量を抑え、アンテナ特性の劣化することを防ぐことができるとされている。
一般的には通信に必要なアンテナ利得を得るためにはアンテナの配置、サイズ等を検討する必要があり、通信に必要な特性が得られない場合、レイアウト変更、アンテナサイズ変更もしくは筐体に至るまでの設計を再度やり直さなければならないという問題が生じてしまう。 Generally, in order to obtain the antenna gain necessary for communication, it is necessary to consider the arrangement and size of the antenna. If the characteristics required for communication cannot be obtained, the layout changes, the antenna size changes, or the case is reached. The problem arises that the previous design must be redone.
図10で示した従来のアンテナ装置121では、特性を上げようとすると、付加導体125が平板状であることから、ある一定の面積が必要であり、アンテナが見かけ上大きくなってしまい、アンテナ実装の実質スペースが大きく必要となり、誘電体を使って小型化した効果が薄れてしまう。
In the
そもそも誘電体材料を使ったチップアンテナの利点は、誘電体の波長短縮効果を使い放射電極の長さを1/√εr(εr:誘電体の比誘電率)にし、チップアンテナを小型化することにある。アンテナ特性を向上させる為に付加導体を接続することは、チップアンテナを小型化したことに反し、チップアンテナの大きさを大きくすることになり、小型化した効果と相反することになってしまう。 In the first place, the advantage of chip antennas using dielectric materials is that the radiation wavelength is reduced to 1 / √εr (εr: relative dielectric constant of the dielectric) using the dielectric wavelength shortening effect, and the chip antenna is downsized. It is in. Connecting the additional conductor to improve the antenna characteristics is contrary to the miniaturization of the chip antenna, and increases the size of the chip antenna, which is contrary to the miniaturization effect.
また、実装基板127はグランドと見なされることから、このアンテナでは、付加導体125が大きくなればなるほど、付加導体125の金属板と実装基板127間に不要な容量が増加し、この不要容量に起因してアンテナ利得が劣化しやすいという問題も発生する。
Further, since the
これに対して、図11で示した従来のアンテナ装置141では、付加導体142の中央部分に電極除去部142aが形成されて、放射電極の面積を減少させた構成が設けられており、グランド面との不要容量は減少し、アンテナ特性は安定するが、やはり、外寸における見かけ上のアンテナ面積は大きくなり、誘電体を使って小型化した効果が薄れてしまう。
On the other hand, in the
また、中央部分を除去した付加導体142を用いることで、アンテナとしての実質の面積は減少することになり、電気的体積は減少することから、利得は低下するという問題が発生する。
Further, by using the
また、図12で示した従来のアンテナ装置161では、シールドケース164がある場合の付加導体163の配置の仕方を記載しているが、チップアンテナ162の横に付加導体163を設置することで、シールドケース164と付加導体163の間の不要容量は減少するが、チップアンテナ162の側面の放射電極と付加導体163の間に不要容量が発生し、アンテナ特性を劣化させる。さらに、実装基板165からはみ出して配置されることから、余分なスペースが必要となり、筐体が大きくなってしまう問題が発生する。
In addition, in the
また、いずれの方法においても、付加される導体はアンテナの放射導体に接続されるものであり、接続点における電気的接続の信頼性に劣る。付加した導体の姿勢を保持するためには何らかの接合手段を講じる必要があり、製造工数が増すという問題も生じてしまう。 In either method, the added conductor is connected to the radiating conductor of the antenna, and the electrical connection at the connection point is inferior in reliability. In order to maintain the posture of the added conductor, it is necessary to take some joining means, which causes a problem that the number of manufacturing steps increases.
そこで、本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、設計の自由度が高く、アンテナを小型化しても利得の高い無線通信装置を提供することであり、信頼性が高く、より簡易なアンテナ利得の改善方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus that has a high degree of freedom in design and that has a high gain even if the antenna is downsized. It is an object of the present invention to provide a simpler and improved antenna gain method.
本発明の無線通信装置は、無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体、および回路部とアンテナを接続するための給電線路を有する基板と、該基板上の給電線路に接続され、基体にアンテナ導体を形成してなるアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置であって、上記筐体の内側の一部にアンテナ導体から独立した補助導体を備えたことを特徴とする。 The wireless communication device of the present invention is connected to a power supply line on the substrate, a circuit unit capable of wireless communication, a ground conductor for potential reference, and a power supply line for connecting the circuit unit and the antenna. A wireless communication apparatus in which an antenna formed by forming an antenna conductor on a base is housed in a housing, wherein an auxiliary conductor independent of the antenna conductor is provided on a part of the inside of the housing. .
また、本発明の無線通信装置は、上記筐体近傍の電磁界強度の最大値と最小値の比が0.8以上であることを特徴とする。 In the wireless communication apparatus of the present invention, the ratio between the maximum value and the minimum value of the electromagnetic field intensity in the vicinity of the casing is 0.8 or more.
さらに、本発明の無線通信装置は、上記補助導体が筐体におけるアンテナの上面側を除く領域の一部または全部に形成されたことを特徴とする。 Furthermore, the wireless communication apparatus of the present invention is characterized in that the auxiliary conductor is formed in a part or all of a region except for the upper surface side of the antenna in the housing.
またさらに、本発明の無線通信装置は、上記補助導体の厚みが、所望の周波数の表皮深さ以上であることを特徴とする。 Furthermore, the wireless communication device of the present invention is characterized in that the thickness of the auxiliary conductor is equal to or greater than the skin depth of a desired frequency.
また、本発明の無線通信装置は、上記補助導体が接地導体と接続されていることを特徴とする。 The wireless communication device of the present invention is characterized in that the auxiliary conductor is connected to a ground conductor.
本発明の無線通信装置のアンテナ特性改善方法は、無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体、および回路部とアンテナを接続するための給電線路路とを有する基板と、該基板上の給電線路路に接続され、基体にアンテナ導体を形成してなるアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置のアンテナ利得改善方法であって、予め筐体近傍の電磁界強度分布を測定するとともに、得られた電磁界強度の最大値に対して90%未満にあたる領域の一部または全部を覆うように筐体の内側に上記アンテナ導体から独立した補助導体を備えることを特徴とする。 A method for improving antenna characteristics of a wireless communication apparatus according to the present invention includes a circuit unit capable of wireless communication, a ground conductor for potential reference, and a power supply line for connecting the circuit unit and the antenna, and the substrate. A method for improving antenna gain of a wireless communication device in which an antenna having an antenna conductor formed on a base is connected to an upper feeder line, and an electromagnetic field intensity distribution in the vicinity of the housing is measured in advance. In addition, an auxiliary conductor independent from the antenna conductor is provided inside the housing so as to cover a part or all of the region corresponding to less than 90% with respect to the maximum value of the obtained electromagnetic field strength.
本発明の無線通信装置は、無線により通信可能な回路部を備えかつ接地導体層を有する基板と、該基板上の回路部に形成された給電線路路を介して接続されたアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置であって、上記筐体の内側の一部にアンテナに接続されない独立した補助導体を備えたことから、実装基板のレイアウト変更等を行わずとも、アンテナ利得の改善を行うことができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。 A wireless communication device according to the present invention includes a substrate having a circuit unit capable of wireless communication and having a ground conductor layer, and an antenna connected via a feed line formed in the circuit unit on the substrate in a housing. The wireless communication device accommodated includes an independent auxiliary conductor that is not connected to the antenna in a part of the inside of the housing, so that the antenna gain can be improved without changing the layout of the mounting board. It is possible to obtain a wireless communication apparatus that can perform the communication and has an antenna gain necessary for communication.
また、本発明の無線通信装置は、上記筐体近傍の電磁界強度の最大値と最小値の比が0.8以上であることから、筐体近傍の放射抵抗が電波インピーダンスに整合されることから、アンテナ利得を改善することができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。また、遠方に達する電磁波は、進行波と反射波の合成波であり、これらの位相差が電磁界強度を高めあう位相に調整することができ、高い利得を得ることができる。 In the wireless communication device of the present invention, since the ratio of the maximum value and the minimum value of the electromagnetic field strength near the housing is 0.8 or more, the radiation resistance near the housing is matched to the radio wave impedance. Thus, the antenna gain can be improved, and a wireless communication apparatus having an antenna gain necessary for communication can be obtained. Further, the electromagnetic wave reaching far is a composite wave of a traveling wave and a reflected wave, and these phase differences can be adjusted to a phase that increases the electromagnetic field strength, and a high gain can be obtained.
さらに、本発明の無線通信装置は、上記補助導体が筐体におけるアンテナの上面側を除く領域の一部または全部に形成されたことから、アンテナからの放射を邪魔することなく、アンテナ利得の劣化を防止しつつ、筐体近傍の電磁界強度分布を変化させることができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。 Further, in the wireless communication device of the present invention, since the auxiliary conductor is formed in a part or all of the region except for the upper surface side of the antenna in the housing, the antenna gain is deteriorated without disturbing the radiation from the antenna. Thus, a radio communication apparatus having an antenna gain necessary for communication can be obtained.
またさらに、本発明の無線通信装置は、上記補助導体の厚みが、所望の周波数の表皮深さ以上であることから、筐体近傍での電磁波の反射の状態を安定させることができるため、利得の向上が見込める。 Furthermore, since the thickness of the auxiliary conductor is equal to or greater than the skin depth of a desired frequency, the wireless communication device of the present invention can stabilize the state of reflection of electromagnetic waves in the vicinity of the housing, and thus gain. Improvement is expected.
また、本発明の無線通信装置は、上記補助導体が接地導体と接続されていることから、上述の効果に加えて無線通信装置固有の共振周波数を調整することができるため、これを所望の周波数に近づけることにより、さらにアンテナ利得を向上させることができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。さらには、調整の度合いによっては帯域幅の向上にも寄与できる。 In addition, since the auxiliary conductor is connected to the ground conductor in the wireless communication device of the present invention, the resonance frequency unique to the wireless communication device can be adjusted in addition to the above effect. The antenna gain can be further improved by bringing the distance close to, and a wireless communication apparatus having an antenna gain necessary for communication can be obtained. Furthermore, depending on the degree of adjustment, it can also contribute to an improvement in bandwidth.
本発明の無線通信装置のアンテナ特性改善方法は、無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体、および回路部とアンテナを接続するための給電線路路とを有する基板と、該基板上の給電線路路に接続され、基体にアンテナ導体を形成してなるアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置のアンテナ利得改善方法であって、予め筐体近傍の電磁界強度分布を測定するとともに、得られた電磁界強度の最大値に対して90%未満にあたる領域の一部または全部を覆うように筐体の内側に上記アンテナ導体から独立した補助導体を備えることから、筐体に補助導体を付加するのみであるため、実装基板のレイアウト変更等を行わずとも、アンテナ利得の改善を行うことができ、また補助導体はアンテナ導体に接続されないため、アンテナ自体の信頼性を劣化させること無く、補助導体の姿勢保持の手段を講じる必要もなくアンテナ利得を向上させることができる。 A method for improving antenna characteristics of a wireless communication apparatus according to the present invention includes a circuit unit capable of wireless communication, a ground conductor for potential reference, and a power supply line for connecting the circuit unit and the antenna, and the substrate. A method for improving antenna gain of a wireless communication device in which an antenna having an antenna conductor formed on a base is connected to an upper feeder line, and an electromagnetic field intensity distribution in the vicinity of the housing is measured in advance. In addition, since the auxiliary conductor independent from the antenna conductor is provided inside the housing so as to cover a part or all of the region corresponding to less than 90% with respect to the maximum value of the obtained electromagnetic field strength, Since only the auxiliary conductor is added, the antenna gain can be improved without changing the layout of the mounting board, and the auxiliary conductor is not connected to the antenna conductor. Without degrading the reliability of the antenna itself, the antenna gain without taking measures need posture holding the auxiliary conductors can be improved.
以上により、本発明によれば、アンテナを小型化しても良好なアンテナ特性の無線通信装置を得ることができ、簡単で信頼性劣化の無いアンテナ利得改善方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a wireless communication apparatus having good antenna characteristics even if the antenna is downsized, and to provide a simple antenna gain improvement method that does not deteriorate reliability.
以下、本発明の無線通信装置の最良の形態について図面を参照して説明する。 The best mode of the wireless communication apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1、図2は、本発明の無線通信装置の第1の実施形態を示す図であり、図1は斜視図、図2は図1の表示部を有する筐体の一部を分解した分解斜視図である。 1 and 2 are diagrams showing a first embodiment of a wireless communication apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view, and FIG. 2 is an exploded view of a part of a housing having a display unit in FIG. It is a perspective view.
本発明の無線通信装置10は、例えば、図1に示すように、表示部14を有する筐体11と他の筐体12がヒンジ部13により連結され、自在に折りたたむことができる携帯電話等であって、筐体12には無線通信を行うための外付けアンテナ19が筐体12に収納可能な構造で取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
上記表示部14を有する筐体11内には、図2に示すように、無線により通信可能な回路部(不図示)、電位基準のための接地導体50、および回路部とアンテナ16を接続するための給電線路路18とを有する基板15と、該基板15上の給電線路18に接続され、誘電体材料または磁性体材料からなる基体16aに所定のパターンにアンテナ導体16bを形成してなるアンテナ16が収容されている。
As shown in FIG. 2, a circuit unit (not shown) capable of wireless communication, a ground conductor 50 for potential reference, and the circuit unit and the
このアンテナ16は、GPS、無線LAN等補助的な無線通信機能を付加するために設けられたものや、主機能を補助するためのアンテナ、例えばダイバーシティアンテナ等として作用する。
The
本発明の無線通信装置10では、上記筐体11、12の内側にアンテナ16に形成されたアンテナ導体16bから独立した補助導体17を備えることが重要である。
In the
これは、例えば図2に示すように、アンテナ16を収納した筐体11のうちアンテナ16に近い側の筐体11aの内側に補助導体17を形成することで、筐体11に収容される基板15および筐体12に収容される基板(不図示)等のレイアウト変更を行わずとも、アンテナ利得の改善を行うことができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を容易に得ることができる。
For example, as shown in FIG. 2, a substrate accommodated in the
具体的には、補助導体17が空間に負荷として、伝送線路上に置かれることにより、電波インピーダンスに整合される効果と、補助導体17により進行波の反射の状態が変化し、その結果、進行波と反射波の位相が互いに高めあう方に変化したために電磁界強度が均一に、且つ高めることができたと考えられる。これらの相乗効果により、アンテナ利得が改善されることから、アンテナ16を小型化しても、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。
Specifically, when the
また、上記筐体11、12近傍の所定の一面における電磁界強度の最大値と最小値の比が0.8以上であることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the ratio between the maximum value and the minimum value of the electromagnetic field intensity on a predetermined surface in the vicinity of the
これによって筐体11、12近傍での電磁界強度分布が均一化されるとともに、筐体11、12近傍全域にわたって、インピーダンスの不整合による反射が発生しにくくなるため、アンテナ特性が改善される。上記電磁界強度の最大値と最小値の比が0.8未満となると、筐体11、12近傍にインピーダンスの不整合点が存在することから、反射による損失が生じやすい。
As a result, the electromagnetic field intensity distribution in the vicinity of the
また、筐体11、12近傍の所定の一面における電磁界強度とは、例えば図2に示す場合、筐体11aの主面側における電磁界強度のみを指し、筐体11、12の主面、側面のうち一面における電磁界強度の値を示す。
In addition, the electromagnetic field strength on a predetermined surface in the vicinity of the
なお、このように電磁界強度の最大値と最小値の比を0.8以上とするには、上記補助導体17を筐体11、12に形成することで成すことができる。この補助導体17を設ける位置は、詳細を後述するように、補助導体17を備える前の筐体11、12近傍の電磁界強度を測定し、その測定領域の中で電磁界強度の低い領域の一部または全部を覆うように補助導体17を設けることによって得ることができる。
In addition, in order to make the ratio of the maximum value and the minimum value of the electromagnetic field strength to 0.8 or more in this way, the
また、上記補助導体17は、導電性塗料、銅テープ等、導電性のあるものであればよく、とりわけ導体損失が少なく、製造上、導電性塗料のような形態で使用するのが、様々な工程に対応できる銀、銅、金が好ましい。また、補助導体17は手作業による取り付け、スプレー塗布、刷毛塗り等種々の方法にて設けることができ、先に述べた導電性材料の形態により、適宜最適なものを選択する。
The
ここで、上記補助導体17を備える位置を決定する方法について説明する。
Here, a method for determining a position including the
先ず、例えば、図3に示すようにアンテナ16と対向する筐体11aに補助導体17を設ける前の状態で、筐体11aの外周から約1〜2mm程度はみ出た範囲20の領域の電磁界強度を2〜5mmピッチで、筐体11aからの高さ約1〜2mm程度で電磁界強度検出プローブを用いて測定する。
First, for example, as shown in FIG. 3, before the
その際、アンテナ16には給電線路18を通して、スペクトラムアナライザを用いて所望の周波数の信号を入力する。例えば、GPS受信機能を有するアンテナであれば、1.57542GHzといった具合に用途に合わせて、用途に合わせて入力する周波数を設定する。各測定点では4方向以上の電磁界強度の測定を行い、その最大値をその測定点での電磁界強度とする。
At that time, a signal having a desired frequency is input to the
また、測定時の無線通信装置の状態は、利得の改善を行いたい状態で行う。例えば、開いた状態での利得改善であれば、開いた状態で測定を行い、閉じた状態での利得改善が目的であれば閉じた状態での電磁界強度を測定する。 In addition, the state of the wireless communication device at the time of measurement is performed in a state where it is desired to improve the gain. For example, if the gain is improved in the open state, the measurement is performed in the open state, and if the purpose is to improve the gain in the closed state, the electromagnetic field strength in the closed state is measured.
そのようにして得られた電磁界強度分布図の一例を図4(a)に示す。この実施形態では折りたたみ可能な無線通信装置を開いた状態、かつ外部に設けられた外付けアンテナ19を引き伸ばした状態を一例としている。図4(a)の電磁界強度分布図のうち色の濃くなっている領域ほど電磁界強度の低い領域である。このときの電磁界強度の最大値と最小値の比は0.7であった。
An example of the electromagnetic field intensity distribution chart thus obtained is shown in FIG. In this embodiment, a state in which a foldable wireless communication device is opened and a state in which an
次に、その電磁界強度分布の最大値に対して約85%以下の領域の一部または全部を覆うように、筐体11aの内側における主面および/または側面に補助導体17を形成する。
Next, the
しかる後、補助導体17を設けた後の電磁界強度を先と同様に測定する。その結果の一例を図4(b)に示す。このときの電磁界強度分布は図4(a)に比較して、電磁界強度の低い色の濃い部分が少なくなっており、分布がより均一になっており、電磁界強度の最大値と最小値の比は0.8以上に向上し、その結果、補助導体17を設ける前には電磁界強度の低い領域が、補助導体17を設けたことにより電磁界強度が高くなっていることが確認できる。
Thereafter, the electromagnetic field strength after the
また、補助導体17は、電磁界強度の低い領域の全部もしくは一部を概略覆うように形成した後、アンテナ利得を測定し、不十分な場合は補助導体17を設ける領域を微調整していき、最終的に必要なアンテナ利得を得る。そのため、電磁界強度の低い領域の一部のみ、または全域、さらには低い領域をはみ出すこともある。
In addition, the
なお、上述の電磁界強度の測定では、筐体11aの主面側のみを測定したが、電磁界強度を測定する領域は、筐体11a、11bの各主面側、筐体12の各主面側からの4面を測定することが好ましく、その場合には筐体11、12の何れかまたは両方のうち電磁界強度の低い領域に補助導体17を形成することとなる。
In the above-described measurement of the electromagnetic field strength, only the main surface side of the
また、筐体11、12のうち一つの主面側のみ測定する場合には、上述のようにアンテナ16と対向する側の筐体11aを測定し、筐体11aの内側に補助導体17を形成することが好ましい。これは、筐体11aがアンテナ16から最も近く電磁界強度のばらつきに影響が大きいためである。
When measuring only one main surface side of the
さらに、補助導体17は、筐体11におけるアンテナ16の外周面側および上面側を除く領域に設けることが好ましい。
Further, the
例えば、アンテナ16が筐体11側に収容され、筐体11aの内側に補助導体17を形成する場合、図5(a)、(b)に示すように、アンテナ16が基板15の端に実装される際には、図中の点で示す領域のうち電磁界強度の低い領域の全部または一部に補助導体17を形成し、図5(c)に示すように基板15の中央に実装される場合は、点で示す領域領域のうち電磁界強度を均一にする場所に補助導体17を形成することが好ましい。
For example, when the
これは、補助導体17がアンテナ16の外周面側および上面側に設けられていると、アンテナ16からの放射が妨げられ、アンテナ利得が低下してしまうという問題が生じる可能性が高いからである。特に、アンテナ16からの放射との干渉を避けるために、アンテナ16の外周面および上面から3〜5mm程度離れた位置に補助導体17を設けるのが好ましい。
This is because if the
なお、筐体11におけるアンテナ16の外周面側とは、アンテナ16からの距離が近い面側、即ち、図5(a)の場合には筐体11aの側面のうちアンテナ16からの距離が近い側(左側面図および下端側面図)であり、アンテナ16の上面側とは、アンテナ16の上面と対向する筐体11aの内側にあたる面を指す。
In addition, the outer peripheral surface side of the
また、補助導体17の厚みは、所望の周波数の表皮深さ以上であることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the thickness of the
上記表皮深さδsとは、角周波数ω、導体の透磁率μ、導電率σで決まる物理量であり、次式で表される。 The skin depth δs is a physical quantity determined by the angular frequency ω, the magnetic permeability μ of the conductor, and the conductivity σ, and is expressed by the following equation.
δs=√(2/(ω・μ・σ))[m]
マイクロ波帯では、電磁波は極表面を伝播し、導体の深さ方向には表皮深さで減衰されてしまい、導体内部ではほとんど伝播しない。しかしながら、設ける補助導体17の厚みが表皮深さより薄いと、補助導体17の内部で減衰される電磁波が不安定になるため、安定した特性を得ることが難しくなるため、補助導体17の厚みは所望の周波数の表皮深さ以上であることが好ましい。また、上限は特に定めないが、ペースト状の塗料等を用いる場合は、膜強度の観点から、0.3mm以下程度が好ましく、テープ状の導体を用いる場合は、作業上の観点から0.5mm以下程度が好ましい。
δs = √ (2 / (ω · μ · σ)) [m]
In the microwave band, electromagnetic waves propagate on the pole surface, are attenuated at the skin depth in the depth direction of the conductor, and hardly propagate inside the conductor. However, if the thickness of the
また、補助導体17は、接地導体50と接続してもよい。
Further, the
無線通信装置10は、装置自体の大きさ、主には接地導体50の大きさにより、ある固有の共振周波数を持っている。補助導体17を接地導体50に接続することにより、接地導体50の大きさが変わり、それに伴い無線通信装置自体がもつ固有の共振周波数を変化させることができる。これを所望の周波数に合わせることにより、さらなるアンテナ利得の改善を行うことができる。また、所望とする周波数への適合のさせ方によっては、通信可能な周波数帯域幅を調整することも可能である。接地導体50と接続した後の共振周波数が、アンテナの周波数に近づくときには、利得を向上させることができるが、全ての場合に向上させるものではないため、逆に共振周波数から離れてしまうときには接続せず、種々の無線通信装置毎に接地導体50との接続を行うものである。
The
次いで、本発明の無線通信装置の第2の実施形態を図6、7に基づいて説明する。 Next, a second embodiment of the wireless communication apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
図6は本発明の無線通信装置の第2の実施形態を示す斜視図であり、図7はその分解斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing a second embodiment of the wireless communication apparatus of the present invention, and FIG. 7 is an exploded perspective view thereof.
無線通信装置40は、図6に示すように、表示部24を有する筐体21と他の筐体22がヒンジ部23により連結され、自在に折りたたむことができる構造は上述の実施形態と同様である。筐体22には無線通信を行うための外付けアンテナ29が筐体22に収納可能な構造で取り付けられている。
As shown in FIG. 6, the
表示部24を有する筐体21内には、図7(a)に示すように表示部24が実装され接地導体60aを設けた基板25aが収容されており、その他の筐体22収容された基板25bとコネクタ等で接続される。また、図7(b)に示すようにその他の筐体22内には無線通信を行うためのアンテナ26が実装され、接地導体60bを設けた基板25bが収容されており、前記アンテナ26は給電線路28を介して、筐体22内に収容された基板に設けられた図示しないが無線回路部に接続されている。
As shown in FIG. 7A, the
表示部24を含む基板25aを収容する筐体21aの内側にはアンテナ導体26bとは独立した補助導体27が設けられている。
An
ここで、本発明の無線通信装置に40よれば、アンテナ導体26bと独立した補助導体27が筐体21の内側に備えられたことを特徴とするものである。第1の実施形態と同様に、筐体21aの内側にアンテナ利得改善用の補助導体27を形成することから、筐体21に収容される基板25aおよび筐体22に収容される基板25bのレイアウト変更等を行わずとも、アンテナ利得の改善を行うことができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。
Here, according to the
この場合も第1の実施形態と同様、より効果を得るためには、補助導体27を備える前の筐体21近傍の電磁界強度を測定し、その領域の中で電磁界強度の低い領域を覆うように補助導体27を設けることが好ましい。
Also in this case, as in the first embodiment, in order to obtain a more effective effect, the electromagnetic field strength in the vicinity of the
先ず、図8(a)、(b)に示すように、補助導体27を設ける前の筐体21の外周約1〜2mm程度はみ出た範囲30の電磁界強度を2〜5mmピッチで、筐体21aからの高さ約2mm程度で電磁界強度検出プローブを用いて測定する。その際、アンテナ26には給電線路28を通して、スペクトラムアナライザを用いて所望の周波数の信号を入力する。例えば、GPSであれば、1.57542GHzといった具合に用途に合わせて、入力する周波数を設定する。各測定点では4方向以上の電磁界強度の測定を行い、その最大値をその測定点での電磁界強度とする。
First, as shown in FIGS. 8A and 8B, the electromagnetic field strength in a
そのようにして得られた電磁界強度分布の一例が図9(a)であり、色の濃くなっている領域が電磁界強度の低い領域である。このときの電磁界強度の最大値と最小値の比は0.75であった。 An example of the electromagnetic field intensity distribution thus obtained is shown in FIG. 9A, and the darker area is the area with lower electromagnetic field intensity. The ratio of the maximum value and the minimum value of the electromagnetic field strength at this time was 0.75.
次に、その電磁界強度分布の最大値に対して約90%以下の領域の一部または全部を覆うように、筐体21aの内側の側面および/または上面に補助導体27を設ける。補助導体27を設けた後の電磁界強度を、先と同様に測定する。
Next, the
その結果の一例が図9(b)である。このときの電磁界強度の最大値と最小値の比は0.85に向上し、結果、補助導体27を設ける前には電磁界強度の低い領域が、補助導体27を設けたことにより電磁界強度が高くなっていることが確認できる。
An example of the result is shown in FIG. At this time, the ratio between the maximum value and the minimum value of the electromagnetic field strength is improved to 0.85. As a result, the region where the electromagnetic field strength is low before the
第2の実施形態では、補助導体27をアンテナ26を収容した筐体22ではなく、筐体21aの内側に形成したが、この場合でも第1の実施形態と同様に電磁界強度を均一にして同様の効果を得ることができる。
In the second embodiment, the
なお、本発明の無線通信装置およびそのアンテナ特性改善方法は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。 Note that the wireless communication device and the antenna characteristic improvement method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、携帯電話等の場合、折りたたみ可能な無線通信装置に限定されるものではなく、ストレート形状のものであっても差し支えない。 For example, in the case of a mobile phone or the like, it is not limited to a foldable wireless communication device, and may be of a straight shape.
また、上記実施形態では筐体11、22に収容するGPS、無線LAN、ブルートゥース機能等付加的な機能、あるいは主機能の補助的な機能を有するアンテナ16、26について説明したが、外付けアンテナ19、29であっても同様の効果が得ることができる。したがって、アンテナの形状、種類によって何ら限定されるものではなく、この場合も外付けアンテナ19、29に対応する周波数を入力して、筐体11、12、21、22の内側に補助導体7、27を形成する。
In the above embodiment, the
さらに、上記実施形態ではアンテナ16、26を構成する基体16a、26aとして、誘電体材料を使用したが、磁性体材料を用いることができ、さらには空気でも差し支えなく、この場合導体を所定形状にしたものからなる。しかしながら小型化及び実装時の信頼性確保の点から、セラミックスを用いるのが好ましい。
Furthermore, in the above embodiment, a dielectric material is used as the
接地導体を形成する位置、形状は実施形態で示した形に限るものではなく、他の部品との兼ね合いでいかなる形も採り得る。 The position and shape for forming the ground conductor are not limited to the shape shown in the embodiment, and any shape can be adopted in consideration of other components.
また、付加的な機能を有するアンテナもしくは補助的なアンテナの利得を改善する場合、主機能を有するアンテナがどのような状態であってもよく、例えば、主機能を有するアンテナがホイップアンテナで電話機能を主機能とし、付加的に搭載されるGPSアンテナの利得改善を行う場合、ホイップアンテナを伸ばした状態での利得改善が目的であれば、その状態での電磁界強度が高くなるように補助導体を設ければよい。 In addition, when improving the gain of an antenna having an additional function or an auxiliary antenna, the antenna having the main function may be in any state, for example, the antenna having the main function is a whip antenna and a telephone function If the objective is to improve the gain when the whip antenna is extended, the auxiliary conductor is designed to increase the electromagnetic field strength in that state. May be provided.
次いで、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
第1の実施形態で示すような無線通信装置に表面実装チップアンテナを取り付け、GPS用の1.575GHz帯無線通信装置を作製した。 A surface-mounted chip antenna was attached to the wireless communication apparatus as shown in the first embodiment, and a 1.575 GHz band wireless communication apparatus for GPS was manufactured.
図2に示すように、表面実装チップ型のアンテナ16として、基体16aがアルミナからなり、寸法を10×4×3mmとし、基体表面に銀からなるアンテナ導体16bを形成した。そして、筐体11にアンテナ16を収容した。
As shown in FIG. 2, as a surface-mounted
先ず、この無線通信装置のアンテナ特性を中心周波数、帯域についてはネットワークアナライザーによって測定し、利得については電波暗室によって測定した。 First, the antenna characteristics of this wireless communication apparatus were measured with a network analyzer for the center frequency and band, and the gain was measured with an anechoic chamber.
なお、中心周波数については、VSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)=2の中心値を、帯域についてはVSWR=2での値をとった。 The center frequency was a center value of VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) = 2, and the band was a value of VSWR = 2.
次いで、図3に示すようにアンテナ16と対向する筐体11aに補助導体17を設ける前の状態で、筐体11aの外周から2mmはみ出た範囲20の領域の電磁界強度を2mmピッチで、筐体11aからの高さ2mmで電磁界強度検出プローブを用いて測定した。
Next, as shown in FIG. 3, in the state before the
なお、アンテナ16には給電線路18を通して、スペクトラムアナライザを用いて周波数1.57542GHzの信号を入力する。各測定点では4方向以上の電磁界強度の測定を行い、その最大値をその測定点での電磁界強度とした。また、測定時の無線通信装置の状態は、開いた状態で、外付けアンテナ19を伸ばした状態で測定した。
Note that a signal with a frequency of 1.57542 GHz is input to the
次に、その電磁界強度分布の最大値に対して約90%以下の領域の一部または全部を覆うように、筐体11aの主面および側面の一部に補助導体17を導電性塗料によって形成した。
Next, the
そして、補助導体17を形成する前と同様に、アンテナ特性を中心周波数、帯域については、ネットワークアナライザーで測定し、利得については、電波暗室を使って測定した。
Then, as before the
その結果、補助導体17を形成する前では、中心周波数1.575GHz、帯域59MHz、利得−4.5dBiであった。
As a result, before the
これに対し、補助導体17を形成した後では、中心周波数1.575GHz、帯域63MHz、利得−2.2dBiの特性が得られた。
On the other hand, after the
これにより、補助導体を形成する前より、帯域を大きくして通信可能な周波数帯域が広くなり、量産時のアンテナ周波数のバラツキによる利得劣化が少なくなり、アンテナ利得も改善されていることが判った。 As a result, it was found that the frequency band that can be communicated by widening the band was widened before forming the auxiliary conductor, the gain deterioration due to the variation in the antenna frequency during mass production was reduced, and the antenna gain was also improved. .
10,40:無線通信装置
11,12,21,22:筐体
13,23:ヒンジ部
14,24:表示部
15,25,147,165:基板
16,26,146:チップアンテナ
17,27:補助導体
18,28:給電線路
19,29:外付けアンテナ
20,30:電磁界強度測定領域
50,60:接地導体
122:放射電極
123,144:基体
125,142,163:付加導体
124:給電点
121,141,161:アンテナ装置
164:シールドケース
10, 40:
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003368015A JP2005136521A (en) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | Wireless communication apparatus and antenna characteristic improvement method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003368015A JP2005136521A (en) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | Wireless communication apparatus and antenna characteristic improvement method therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005136521A true JP2005136521A (en) | 2005-05-26 |
Family
ID=34645848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003368015A Pending JP2005136521A (en) | 2003-10-28 | 2003-10-28 | Wireless communication apparatus and antenna characteristic improvement method therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005136521A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014003608A (en) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Chi Mei Communication Systems Inc | Antenna module and wireless communication device employing the same |
WO2020111537A1 (en) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Antenna and electronic device including the same |
CN114167151A (en) * | 2021-11-29 | 2022-03-11 | 东莞市海联科技有限公司 | NFC antenna automatic test equipment |
-
2003
- 2003-10-28 JP JP2003368015A patent/JP2005136521A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014003608A (en) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Chi Mei Communication Systems Inc | Antenna module and wireless communication device employing the same |
WO2020111537A1 (en) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Antenna and electronic device including the same |
US11228120B2 (en) | 2018-11-26 | 2022-01-18 | Samsung Electronics Co., Ltd | Antenna and electronic device including the same |
CN114167151A (en) * | 2021-11-29 | 2022-03-11 | 东莞市海联科技有限公司 | NFC antenna automatic test equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI385853B (en) | Antennas for handheld electronic devices | |
US7777677B2 (en) | Antenna device and communication apparatus | |
JP4358084B2 (en) | Foldable portable radio | |
US6424300B1 (en) | Notch antennas and wireless communicators incorporating same | |
US8665164B2 (en) | Multiband handheld electronic device slot antenna | |
JP4881247B2 (en) | Electronic device and manufacturing method thereof | |
KR101634274B1 (en) | Antenna structrure | |
KR101037898B1 (en) | Emc-arrangement for a device employing wireless data transfer | |
JP2005051766A (en) | Method for improving radiation gain of antenna in mobile communication terminal equipment | |
JP2001339226A (en) | Antenna system | |
US7642966B2 (en) | Carrier and device | |
KR100832730B1 (en) | Antenna structure for devices with conductive chassis | |
JP2007214961A (en) | Antenna system | |
JP2003188624A (en) | Directional antenna | |
US20080261667A1 (en) | Mobile terminal having an improved internal antenna | |
JP2004336328A (en) | Antenna system and wireless device | |
JP2005086788A (en) | Surface-mounted antenna, antenna device and radio communication apparatus | |
JPH10247806A (en) | Antenna for portable radio equipment and portable radio equipment using the antenna | |
JP2010028494A (en) | Antenna and electric appliance equipped with the same | |
JPH1168453A (en) | Composite antenna | |
JP2005020433A (en) | Surface mounted antenna, antenna device and radio communication equipment | |
EP1445825B1 (en) | A portable wireless apparatus | |
JP2004336742A (en) | Antenna device for radio and radio communication device using the same | |
JP2005136521A (en) | Wireless communication apparatus and antenna characteristic improvement method therefor | |
JP2006074750A (en) | Antenna device and communication apparatus using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061012 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090305 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090309 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090508 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090526 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090727 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090818 |